DE1263196B - Electronically variable delay system - Google Patents
Electronically variable delay systemInfo
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- DE1263196B DE1263196B DEW35148A DEW0035148A DE1263196B DE 1263196 B DE1263196 B DE 1263196B DE W35148 A DEW35148 A DE W35148A DE W0035148 A DEW0035148 A DE W0035148A DE 1263196 B DE1263196 B DE 1263196B
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
H03hH03h
Deutsche Kl.: 21g-34German class: 21g-34
Nummer: 1263 196Number: 1263 196
Aktenzeichen: W 35148IX d/21 gFile number: W 35148IX d / 21 g
Anmeldetag: 22. August 1963 Filing date: August 22, 1963
Auslegetag: 14. März 1968Opening day: March 14, 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisch variables Verzögerungssystem mit einem ersten und einem zweiten Verzögerungsmediura, mit einem ersten und zweiten Modulator zum Aufmodulieren des zu verzögernden Signals auf eine Trägerfrequenz, wobei der erste Modulator dem ersten Verzögerungsmedium vorgeschaltet ist und der zweite dem zweiten, mit einer Einrichtung zum Zuführen des zu verzögernden Signals an den ersten Modulator und mit einer eine Oszillatorschaltung aufweisenden Einrichtung zum Zuführen einer variablen Trägerfrequenz an den ersten Modulator.The invention relates to an electronically variable delay system having a first and a second delay mediura, with first and second modulators for modulating on of the signal to be delayed to a carrier frequency, the first modulator being connected upstream of the first delay medium and the second to the second, with a device for supplying the signal to be delayed to the first modulator and with a device having an oscillator circuit for supplying a variable carrier frequency to the first modulator.
Ultraschallverzögerungsleitungen machen mit Vorteil von der Tatsache Gebrauch, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Ultraschallwelle oder allgemein einer elastischen Schwingung viel kleiner als diejenige elektrischer Signale ist. Die Größe der in einer Verzögerungsleitung erhältlichen Verzögerung hängt von der Länge der zwischen Eingangs- und Ausgangswandler vorgesehenen Ultraschallbahn ab, ferner vom für die Ultraschallbahn benutzten Medium und nicht zuletzt auch von der Frequenz der Ultraschallwellen. Eine gesteuerte Änderung der sich ergebenden Verzögerungszeit kann beispielsweise durch eine entsprechende Einflußnahme auf die Länge der Ultraschallbahn oder der Arbeitstemperatur erfolgen. Derartige Systeme sind aber offensichtlich träge und ungenau.Ultrasonic delay lines take advantage of the fact that the speed of propagation an ultrasonic wave or an elastic oscillation in general is much smaller than that of electrical signals. The amount of delay available in a delay line depends on the length of the ultrasonic path provided between the input and output transducers, also from the medium used for the ultrasonic path and, last but not least, from the frequency of the ultrasonic waves. A controlled change of the resulting delay time can be done, for example a corresponding influence on the length of the ultrasonic path or the working temperature take place. Such systems are obviously sluggish and imprecise.
Eine Regelung der Verzögerung durch Ändern der Ultraschallfrequenz hängt von den frequenzdispersiven Eigenschaften einer Verzögerungsleitung ab, ist also möglich, wenn die sich einstellende Verzögerung eine Funktion der Frequenz der Ultraschallwelle ist. Es wurde schon vorgeschlagen, die Verzögerung dadurch zu ändern, daß die Trägerfrequenz des Eingangssignals in einen geeigneten Punkt der Verzögerungs-Frequenz-Kennlinie der Verzögerungsleitung verlegt und dann gesteuert geändert wird.A regulation of the delay by changing the ultrasonic frequency depends on the frequency-dispersive Properties of a delay line depend on, is therefore possible if the delay occurs is a function of the frequency of the ultrasonic wave. It has already been suggested to reduce the delay to change that the carrier frequency of the input signal in a suitable point of the delay-frequency characteristic curve of the delay line relocated and then changed in a controlled manner.
Die Verzögerungsleitung weist jedoch nicht nur hinsichtlich verschiedener Trägerfrequenzen eine Dispersion auf, sondern gleichfalls auch für alle Frequenzen innerhalb der Bandbreite eines aufmodulierten Signals. Man erhält also im Effekt innerhalb des Signalbandes eine sehr unerwünschte Phasenverschiebung der Signalseitenbänder. Bei Signalen, die in Form digitaler Impulsfolgen vorliegen, erhält man als Wirkung dieser Dispersion eine Impulsverbreiterung, die so weit gehen kann, daß sich die Impulse gegenseitig überlappen.However, the delay line not only has different carrier frequencies Dispersion, but also for all frequencies within the bandwidth of a modulated Signal. In effect, a very undesirable phase shift is obtained within the signal band of the signal sidebands. For signals that are in the form of digital pulse trains, one obtains the effect of this dispersion is a pulse broadening that can go so far that the pulses overlap each other.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, alle Frequenzkomponenten eines Breitbandhochfrequenzsignals einer gleichförmigen, d.h. dispersionsfreien, nichts-Elektronisch variables VerzögerungssystemIt is therefore the object of the invention, all frequency components of a broadband high-frequency signal of a uniform, i.e. dispersion-free, non-electronic variable delay system
Anmelder;Applicant;
Western Electric Company,Western Electric Company,
Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)Incorporated, New York, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Fecht, patent attorney,
6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 216200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Irvin Ernest Fair, Center Valley, Pa. (V. St. A.)Irvin Ernest Fair, Center Valley, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. September 1962
(222788)Claimed priority:
V. St. v. America September 11, 1962
(222788)
destoweniger aber in der Größe leicht veränderbaren Verzögerung unterwerfen zu können.Nevertheless, to be able to subject it to a delay that is easily variable in size.
Es ist bekannt, die Phasenverzerrung, der ein Hochfrequenzsignal bei der Weitdistanzübertragung über frequenzdispersive Übertragungsmedien, z. B. über Hohlleiter, unterliegt, dadurch zu korrigieren, das längs der Hohlleiter-Übertragungsstrecke in bestimmten Abständen Signalband-Inverterstationen vorgesehen sind. Sie dienen dazu, das übertragene Signalband, das einer bestimmten Frequenzdispersion beim Durchlaufen durch den Hohlleiter und durch die im übrigen noch vorgesehenen Zwischenverstärkerstationen unterliegt, zu invertieren und das Signal in dieser Form über den nächsten Abschnitt zur nächsten Verstärker- und Inverterstation zu übertragen. Hierdurch wird die im vorangehenden Abschnitt eingeführte Dispersion im nachfolgenden Abschnitt progressiv wieder zum Verschwinden gebracht. In entsprechender Weise wird dieser Prozeß längs der gesamten Ubertragungsstrecke, die einige tausend Meilen lang sein kann, bis zur Erapfangs-Endstelle wiederholt. It is known the phase distortion that a high frequency signal in long distance transmission over frequency dispersive transmission media, e.g. B. via waveguides, is subject to correcting that Signal band inverter stations are provided along the waveguide transmission path at certain intervals are. They serve to determine the transmitted signal band, which has a certain frequency dispersion when Passing through the waveguide and through the intermediate amplifier stations that are also provided is subject to inverting and the signal in this form over the next section to the next To transmit amplifier and inverter station. This is the one introduced in the previous section Dispersion gradually disappeared again in the following section. In appropriate Way, this process is along the entire transmission route, which is several thousand miles can be long, repeated to the Erapfangs terminus.
Allgemein ist es hierbei zur wirksamen Verstärkung und erneuten Übertragung des empfangenen Hochfrequenzsignals notwendig, letzteres zunächst auf eine Zwischenfrequenz zu reduzieren und dann wieder in ein Hochfrequenzsignal bei annähernd gleicher Frequenz wie die EingangshochfrequenzIt is general here to effectively amplify and retransmit what is received High frequency signal necessary to reduce the latter first to an intermediate frequency and then again into a high frequency signal at approximately the same frequency as the input high frequency
809 518/548809 518/548
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rückumzusetzen. Hierzu sind folgende Maßnahmen weist, dessen Frequenz höher ist — vorzugsweise dasto reverse. To do this, the following measures are advisable, the frequency of which is higher - preferably that
erforderlich: Übertragung längs eines Hohlleiter- Zweifache — als die des letzterwähnten Ausgangsrequired: transmission along a waveguide - twice that of the last-mentioned output
kanals, Filterung, Demodulation, Verstärkung bei und sich mit der Änderung der Trägerfrequenz des-channel, filtering, demodulation, amplification with and with the change in the carrier frequency of the
Zwischenfrequenzen sowie erneute Modulation und selben linear ändert. Verstärkung bei Hochfrequenz. 5 Es ist also das dem ersten VerzögerungsmediumIntermediate frequencies as well as renewed modulation and the same changes linearly. Amplification at high frequency. 5 So it is that of the first delay medium
Bei einer derartigen Behandlung des Signals wird zugeführte Signal einer einstellbaren TrägerfrequenzWhen the signal is treated in this way, the supplied signal has an adjustable carrier frequency
eine Dispersion eingeführt, wenn die verschiedenen überlagert, so daß die Zeitverzögerung im ersten Ver-a dispersion is introduced when the different are superimposed, so that the time delay in the first
Frequenzkomponenten des Signalbandes um je ver- zögerungsmedium durch Änderung der Trägerfre-Frequency components of the signal band by each delay medium due to a change in the carrier frequency
schiedene Beträge verzögert werden. Zur Korrektur quenz geändert werden kann. Diese Trägerfrequenz dieser Signaldispersion muß ein Verzögerungsent- io wird dann vorzugsweise verdoppelt und mit demdifferent amounts will be delayed. To correct the frequency can be changed. This carrier frequency This signal dispersion must be a delay penalty is then preferably doubled and with the
zerrer verwendet werden, dessen Dispersionskenn- Ausgangssignal des ersten Verzögerungsmediums ge-Zerrer are used, whose dispersion characteristic output signal of the first delay medium is
linie gegenläufig zur im Signal vorhandenen Disper- mischt. Durch diese zweite Modulation erfahren alleline opposite to the dispersed present in the signal. Through this second modulation, everyone experiences
sion ist. Es erübrigt sich zu sagen, daß dabei die Signalkomponenten des Frequenzspektrums eine In-sion is. Needless to say, the signal components of the frequency spectrum are an in-
Entzerrerkennlinie nur annähernd in diesem Sinne version bezüglich der Trägerfrequenz am Ausgang an die im Signal vorhandene Dispersion angepaßt 15 des ersten Verzögerungsmediums. Beim DurchlaufEqualizer characteristic curve only approximately in this sense version with regard to the carrier frequency at the output adapted to the dispersion present in the signal 15 of the first delay medium. When passing through
werden kann, aus diesem Grunde ist daher auch die des dergestalt invertierten Signals durch das zweitecan be, for this reason is therefore also that of the signal inverted in this way by the second
Entzerrung nur eine annähernde. Verzögerungsmedium wird die insgesamt durch dasEqualization only approximate. Delay medium is the overall through the
Eine bekannte, zum Ausgleich derjenigen Fre- erste eingeführte Dispersion kompensiert. Es wirdA known dispersion introduced to compensate for that Freefirst compensates. It will
quenzdispersion, weicher das.Hochfrequenzsignal bei daher eine steuerbare Gesamtverzögerung, die prakseinem Durchlauf durch eine Zwischenverstärker- 20 tisch gleich der Summe der Einzelverzögerungen ist,frequency dispersion, softer the high frequency signal with therefore a controllable overall delay, which is practical Passage through an intermediate amplifier table is equal to the sum of the individual delays,
station unterliegt, vorgesehene Inverterstation enthält dispersionsfrei über die ganze Signalbandbreite hin-station is subject, the intended inverter station contains dispersion-free across the entire signal bandwidth
zwei Verzögerungsentzerrer. Der eine dient zur Ent- weg eingeführt.two delay equalizers. One serves as an escape route.
zerrung des Zwischenfrequenzsignals und der andere Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines indistortion of the intermediate frequency signal and the other. In the following, the invention is based on an in
dazu, die erforderliche Verzögerung im Sinne einer der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Entzerrung des Hochfrequenzsignals in dasselbe ein- 25 einzelnen beschrieben. Es zeigtin addition, the required delay in the sense of an embodiment shown in the drawing Equalization of the high-frequency signal in the same 25 individual described. It shows
zuführen. Dabei kann einer der beiden Entzerrer F i g. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbei-respectively. One of the two equalizers F i g. 1 is a block diagram of the embodiment
durch einen entsprechend entworfenen einzigen Ent- spiels undthrough an appropriately designed single example and
zerrer vermieden werden, die die bei allen in Frage F i g. 2 eine typische Verzögerungscharakteristik indistortions are avoided, which are the same for all in question F i g. 2 shows a typical delay characteristic in
kommenden Frequenzen eingeführte Dispersion kor- Abhängigkeit von der Frequenz einer dispersen Ultrarigiert. Die Verstärkerausgangsfrequenz und die Trä- 30 Schallverzögerungsleitung.coming frequencies introduced dispersion cor- depending on the frequency of a disperse ultrarigiert. The amplifier output frequency and the carrier sound delay line.
gereingangsfrequenz werden annähernd gleichgehal- Jn (jer Fig. 1 ist die Quelle des Signals, das ver-gereingangsfrequenz be approximately gleichgehal- J n (j he Fig. 1 is the source of the signal, the comparable
ten, aber mit der Maßgabe eines kleinen Unterschieds zögert werden soll, durch den Block 11 dargestellt,th, but should be hesitated with the proviso of a small difference, represented by block 11,
hierzwischen, so daß Rückkopplungsschwierigkeiten Das Signal dieser Quelle weist das ursprünglichein between, so that feedback problems The signal from this source has the original
vermieden werden. Nachrichten tragende Signal auf, das üblicherweisebe avoided. Message carrying signal, usually
Diesen bekannten Anordnungen liegt also die Auf- 35 als »Basisbandsignal« bezeichnet wird; und das von gäbe zugrunde, eine durch das Übertragungsmedium irgendeiner Trägerfrequenz, der es ursprünglich übereiner Weitdistanzübertragungsstrecke eingeführte lagert gewesen sein mag, befreit ist. Ein derartiges Frequenzdispersion auszugleichen, so daß das Signal Basisbandsignal würde die demodulierten Seitenauf der Empfangsseite möglichst verzerrungsfrei an- bänder eines amplituden- oder frequenzmodulierten kommt. Zu diesem Zweck werden im Prinzip Ver- 40 Signals oder einer Folge von Impulsen aufweisen, die zögerungsglieder in die Übertragungsstrecke einge- digitale Informationen darstellen. In manchen Fällen setzt, deren Frequenzdispersionen gegenüber der- ist es erwünscht, dieses Signal um eine Zeitspanne jenigen, welcher das Signal längs der Übertragungs- zu verzögern, die über einen großen Bereich entsprestrecke unterliegt, gegensinnig verlaufen. Eine Steue- chend einer elektrischen Größe einer Quelle 12 gerung der Gesamtverzögerung zwischen Sende- und 45 ändert werden muß. Eine typische Anwendung, die Empfangsseite ist, wie hierbei ersichtlich, ohne Ein- Zur Zeit große Bedeutung erfahren hat, soll zur Erführung einer unerwünschten Frequenzdispersion läuterung der Bedeutung und der Brauchbarkeit der nicht möglich. Auf der anderen Seite liegt der Erfin- Erfindung dienen. Im Nachrichtenverkehr mit einem dung, wie erwähnt, die Aufgabe zugrunde, ein elek- Satelliten erfährt das empfangene Signal naturgemäß ironisch variierbares Verzögerungssystem zu schaf- 50 eine beachtliche Verzögerung, und zwar infolge der fen, bei dem eine immer und absolut dispersionsfreie sehr großen Entfernungen zum und vom Satelliten. Verzögerung in ihrer Größe elektronisch gesteuert Diese Verzögerung kann durch Einführen einer werden kann. Würde daher beispielsweise das an- künstlichen Verzögerung entweder in den Satellitenkommende Signal eine irgendwie geartete Frequenz- übertragungsweg oder in einen zugeordneten Weg dispersion besitzen — gleichgültig, ob diese nun er- 55 kompensiert werden. Jedoch, da der Satellit mit growünscht ist oder nicht —, so soll das Signal das Ver- ßer Geschwindigkeit seine Bahn beschreibt, ändert zögerungssystem auch mit derselben Frequenzdisper- sich die Entfernung zu einer gegebenen Station auf sion verlassen. der Erde, daher auch die Verzögerung. Es muß des-Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem elek- halb die richtige Kompensationsverzögerung in glatter ironisch variablen Verzögerungssystem der eingangs 60 Abhängigkeit von einigen vorher bestimmten oder beschriebenen Art ausgegangen. Die erfindungs- elektrisch erhaltenen Signalen, die die Satellitengemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekenn- bewegung darstellen, erfolgen. Ferner, wenn die über zeichnet, daß das erste und zweite Dispersion auf- einen Satelliten erfolgende Übertragung praktisch weisende Verzögerungsmedium hinsichtlich ihrer Ab- momentan auf einen anderen Satelliten hiervon abhängigkeit der Verzögerung von der Frequenz prak- 65 weichender Bahnstellung umgeschaltet werden soll, tisch identisch sind und: daß der zweite Modulator " . muß die Kompensationsverzögerung gleichfalls prakeinen Mischer zum Mischen des Ausgangs des ersten tisch momentan von einem Wert auf einen hiervon Verzögerungsmediums mit: einem zweiten Signal auf- sehr verschiedenen· zweiten Wert geändert werden.These known arrangements are responsible for what is referred to as the "baseband signal"; and that would be freed from any underlying carrier frequency that it may have been originally introduced over a long-distance transmission path by the transmission medium. To compensate for such a frequency dispersion, so that the signal baseband signal would come to the demodulated side on the receiving side as distortion-free as possible to an amplitude or frequency modulated signal. For this purpose, in principle, signals or a sequence of pulses are used which represent delay elements in the transmission path as digital information. In some cases, the frequency dispersions of which are set against the - it is desirable to delay this signal by a period of time which delay the signal along the transmission path, which is subject to a large area, in opposite directions. A control of an electrical variable of a source 12 of the total delay between transmission and 45 must be changed. A typical application, the receiving side is, has seen to learn this without input Z ur time great importance to, for Erführung an undesirable frequency dispersion of the importance and usefulness explanation of the impossible. On the other hand, the invention is used. In communications with a dung, as mentioned, the object of an elec- satellite learns the received signal naturally ironic variable image delay system for sheep 50 a considerable delay, owing to the fen in which an always and absolutely zero dispersion se hr long distances to and from the satellite. Delay in size electronically controlled This delay can be introduced by introducing a. Therefore, for example, the artificial delay would either have some kind of frequency transmission path in the signal coming from the satellite or it would have dispersion in an associated path - regardless of whether this is compensated for. However, since the satellite is growünscht with or not - as the signal should the comparison he ß speed describes its orbit, changes deceleration system also with the same Frequenzdisper- the distance to a given station to leave sion. the earth, hence the delay. In order to solve this problem, the correct compensation delay in a smooth ironically variable delay system of the initially defined or described type is assumed. The signals obtained electrically according to the invention, which represent the satellite-based solution to this problem, are characterized by movement. Furthermore, if the above records that the first and second dispersion is to be switched to a satellite practically pointing delay medium with regard to their instantaneous delay to another satellite depending on the delay on the frequency of the changing orbit position, tables are identical and: that the second modulator ". the compensation delay also has practically no mixer to mix the output of the first table momentarily from one value to a delay medium with: a second signal to a very different second value.
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Ähnliche Forderungen treten bei elektronischen richtigen Elektrode zuführen. Andere Oszillator-Telefonvermittlungsanlagen auf, ferner in Systemen schaltungen, bei denen eine kapazitive Diode oder zum Umwandeln von Signalen eines Fernsehstandards eine Reaktanzröhre in einem oder anderen Weg desSimilar requirements arise with electronic correct electrode feeding. Other oscillator telephone exchanges on, furthermore in systems in which a capacitive diode or for converting signals of a television standard a reactance tube in one way or another
in einen anderen und in zahlreichen militärischen Resonanzkreises des Oszillators verwendet werden,be used in another and in numerous military resonance circuit of the oscillator,
Systemen, die bisher unbefriedigende mechanisch 5 sind bekannt. Durch Ändern der an die Diode oderSystems that are previously unsatisfactory mechanically 5 are known. By changing the to the diode or
variierbare Verzögerungssysteme verwendeten. Daher an die Reaktanzröhre gelegten Spannung wird derenvariable delay systems used. Therefore, the voltage applied to the reactance tube becomes its
sind die Quellen 11 und 12 lediglich repräsentativ für Kapazität bzw. deren Reaktanz geändert und damitthe sources 11 and 12 are only representative of the capacitance or its reactance changed and thus
Basisbandsignal- bzw. Verzögerungssteuerungssignal- auch die Oszillatorfrequenz. Mit einem derartigenBaseband signal or delay control signal also the oscillator frequency. With such a
quellen, deren Art und Aufbau im einzelnen von die- Kreis würde die Quelle 12 die variable Vorspannungsources, the nature and structure of which in detail from the circle, the source 12 would be the variable bias voltage
sen oder anderen Anwendungsgebieten abhängt. io liefern. Es sei bemerkt, daß andere wichtige Anwen-sen or other areas of application. io deliver. It should be noted that other important applications
Die Verzögerungsmedien 13, 14 sind entsprechend dungsf alle einschließlich die Verwendung des Systems einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin- gemäß der Erfindung in Versuchseinrichtungen von dung im wesentlichen identisch, und jedes kann Laboratorien auch die manuelle Einstellung von /( irgendeine der verschiedenen bekannten Verzöge- umfassen. Zu diesem Ende würde die Quelle 16 rungsmediumtypen enthalten, um eine Verzögerung, 15 einen Resonanzkreis aufweisen, der eine einstellbare die von der Frequenz der zugeführten Energie ab- Induktivität aufweist, die zur Änderung von fc eingehängt, zu erzeugen. Stabförmige Ultraschallverzöge- stellt werden kann.The delay media 13, 14 are substantially identical for all including the use of the system of a preferred embodiment of the invention in test facilities of the invention, and each may include laboratories manually setting / ( any of the various known delays. At this end, the source would contain 16 types of medium in order to have a delay, 15 a resonance circuit which has an adjustable inductance that depends on the frequency of the energy supplied, which is attached to change f c can.
rungsleitungen verschiedener Querschnittsabmessun- Unabhängig von der Form der Quelle 16 und gen wurden bisher zu diesem Zweck verwendet. deren Steuerkreis 12 ist die Funktion derselben die Ultraschalleitungen mit befriedigenden Eigenschaften 20 Frequenz fc auf irgendeine gewünschte Weise zu versind in dem Artikel »Dispersive Ultrasonic Delay ändern, so daß die durch das Medium 13 allen Kom-Lines Using the First Longitudinal Mode in a Strip« ponenten des diesen zugeführten Signals aufgeprägte von T. R. Meeker in der Zeitschrift I.R.E. Trans- Verzögerung geändert werden kann. Wie jedoch aus actions on Ultrasonic Engineering, Bd. UE-7, Nr. 2, der Fig. 2 ersichtlich ist, werden alle diese Kompo-Juni 1960, S. 53 bis 58, beschrieben. Die Verzöge- 25 nenten nicht um den gleichen Betrag verzögert, da rungsleitungen, die in diesem Artikel beschrieben die oberen Frequenzkomponenten fc+ω mehr als Δ sind, weisen typische Verzögerangsfrequenzcharakte- verzögert werden, wie durch den Punkt 23 auf der ristiken auf. Eine derartige Charakteristik ist durch Kurve 21 dargestellt, da die unteren Frequenzkompodie Kurve21 in der Fig. 2 dargestellt. nenten fc—ω um einen kleineren Betrag als Δ ver-Supply lines of various cross-sectional dimensions have previously been used for this purpose, regardless of the shape of the source 16 and. whose control circuit 12 is the function of changing the ultrasonic lines with satisfactory properties 20 frequency f c in any desired manner in the article »Dispersive Ultrasonic Delay, so that the through the medium 13 all Kom-Lines Using the First Longitudinal Mode in a Strip The components of the signal applied to them, impressed by TR Meeker in the journal IRE Trans-Delay, can be changed. However, as can be seen from actions on Ultrasonic Engineering, Vol. UE-7, No. 2, of FIG. 2, all these components are described in June 1960, pp. 53 to 58. The delay elements are not delayed by the same amount, since the line lines described in this article with the upper frequency components f c + ω more than Δ have typical delay frequency characteristics, as indicated by point 23 on the statistics. Such a characteristic is shown by curve 21 since the lower frequency component is shown by curve 21 in FIG. nents f c —ω by a smaller amount than Δ ver
Ein Modulator 15 überlagert das Basisbandsignal 30 zögert werden, wie durch den Punkt 26 auf der KurveA modulator 15 is superimposed on the baseband signal 30 as delayed by point 26 on the curve
der Quellell einer Trägerfrequenz, die aus einer 21 dargestellt, und da die hierzwischen liegendenthe source of a carrier frequency represented by a 21, and there those in between
Quelle 16 stammt. Die Frequenz der Quelle 16 ist Frequenzen verschiedenen Verzögerungen entspre-Source 16 is from. The frequency of the source 16 is frequencies corresponding to different delays.
durch den Verzögerungssteuerkreis 12 so festgelegt, chend dem linearen Teil der Verzögerungsfrequenz-determined by the delay control circuit 12, according to the linear part of the delay frequency
daß sie gleich der Frequenz ist, bei der im gewünsch- charakteristik im interessierenden Frequenzbandthat it is equal to the frequency at the im desired characteristic in the frequency band of interest
ten Zeitpunkt die gewünschte Verzögerung in den 35 unterliegen.th point in time the desired delay in the 35 are subject.
Medien 13 und 14 erzeugt wird. Zum Beispiel sei an- Der Ausgang des Verzögerungsmediums 13 wirdMedia 13 and 14 is generated. For example, let the output of the delay medium 13 become
genommen, daß das Basisband-Nachrichtensignal anschließend an einen Modulator 17 gelegt, indemtaken that the baseband message signal is then applied to a modulator 17 by
Frequenzen bis einschließlich ω aufweist und daß das alle Komponenten um eine Frequenz eine InversionHas frequencies up to and including ω and that all components are inversed by a frequency
erste Verzögerungsmedium 13 dieses Signal um den erfahren, die identisch mit der Änderung von fc ge-first delay medium 13 to experience this signal, which is identical to the change in f c
Betragzf verzögern soll. Aus der Fig. 2 ist ersieht- 40 maß der Erfindung geändert wird. Dieses Inversions-To delay amountzf. From Fig. 2 it can be seen- 40 measure of the invention is changed. This inversion
lich, daß die Verzögerung Δ einer Frequenz fc der Verfahren ist so, daß das Signalband im Frequenz-Lich that the delay Δ of a frequency f c of the method is such that the signal band in the frequency
Dispersionsverzögerungscharakteristik 21 des Medi- Spektrum invertiert wird, so daß Energie, die vorherDispersion delay characteristic 21 of the medi spectrum is inverted, so that energy previously
ums 13 entspricht. Wird daher die Nachrichtenfre- von der obersten Frequenzkomponente des oberstencorresponds to around 13. Therefore, the message fre- of the top frequency component of the top
quenz ω der Frequenz fc überlagert, so erhält man Seitenbandes getragen worden ist, nunmehr in derquenz ω superimposed on the frequency f c , one obtains the sideband has been carried, now in the
am Modulator 15 einen Ausgang von fc + w. Dieses 45 untersten Frequenzkomponente des unteren Seiten-at the modulator 15 an output of f c + w. This 45 lowest frequency component of the lower side
Doppelseitenbandsignal kann der Verzögerungslei- bandes erscheint. Während es verschiedene WegeDouble sideband signal can appear in the delay band. While there are different ways
tung 13 zugeführt werden, oder wenn die Bandbreite gibt, auf denen eine Inversion um eine geeignete Fre-device 13, or if there is a bandwidth on which an inversion by a suitable frequency
des Signals groß ist im Vergleich zu dem linearen quenz erreicht werden kann, beruht ein Merkmal derthe signal is large compared to the linear frequency that can be achieved is based on a characteristic of the
Teil der Charakteristik 21, so kann als Modulator 15 Erfindung in der einfachen und wirkungsvollen nach-Part of the characteristic 21, the invention can be used as a modulator 15 in the simple and effective reproducible
einer der verschiedenen bekannten Einfachseiten- 50 stehend beschriebenen Weise. Danach wird ein Signalone of the various known single page 50 ways described above. After that there will be a signal
bandtypen verwendet werden, so daß dessen Ausgang erhalten, das immer das Doppelte an fc ist, unab-tape types are used, so that its output is always double the f c , regardless of
auf nur ein Seitenband beschränkt ist, z. B. auf hängig davon, wie fc geändert wird, und zwar durchis limited to only one sideband, e.g. B. on depending on how f c is changed, namely by
fc + ω. In jedem Falle kann die Verzögerung aller Verdoppeln der Frequenz eines Teils des Ausgangs f c + ω. In either case, the delay can all double the frequency of part of the output
Signalkomponenten längs der Charakteristik 21 in der Quelle 16 in einem Frequenzverdoppler 18. DerSignal components along the characteristic 21 in the source 16 in a frequency doubler 18. Der
beiden Richtungen durch Ändern der Frequenz fc ge- 55 Ausgang des Verzögerungsmediums 13 wird dann inin both directions by changing the frequency f c ge 55 output of the delay medium 13 is then in
ändert werden. einem geeigneten Modulator 17 mit dem verdoppel-will be changed. a suitable modulator 17 with the doubling
Die Hauptanwendungsfälle der Erfindung umfas- ten Signal 2 fc gemischt, und das untere Seitenband
sen diejenigen, bei denen fc in Abhängigkeit eines dieser Modulation wird ausgewählt. Spezielle Filterelektrischen
Signals der Quelle 12 geändert wird. So anordnungen sind für gewöhnlich nicht erforderlich,
kann die Quelle 16 irgendeine der zahlreichen Oszil- 60 um das untere Seitenband auszuwählen, da das obere
latorschaltungen aufweisen, bei denen die Resonanz- Seitenband eine Frequenz von 3 fc ± ω aufweist und
frequenz durch eine Spannung, einen Strom oder eine außerhalb der Empfindlichkeitsbandbreite des Ultraandere elektrische Anzeige, die der Quelle 16 züge- schallwandlers liegt, der dem Verzögerungsmedium 14
führt wird. So erzeugen z. B. Magnetrone, Klystrone zugeordnet ist. Die Frequenzkomponenten im aus-
und ähnliche Oszillatoren Frequenzausschläge, die 65 gewählten unteren Seitenband werden invertiert, und
von der Spannung abhängen, die an bestimmte ihrer zwar wegen der Gleichung
Elektroden gelegt wird. In einer derartigen Anord- 2 fc — (fc ± ω) = fc + ω .
nung würde die Quelle 12 die variable Spannung der Dieses Signal wird dem Verzögerungsmedium 14The main applications of the invention include signal 2 f c mixed, and the lower sideband sen those in which f c is selected as a function of one of these modulations. Special filter electrical signal of the source 12 is changed. Such arrangements are usually not required, the source 16 can select any of the numerous oscillators 60 to select the lower sideband since the upper sideband has a frequency of 3 f c ± ω and frequency by voltage , a current or an outside of the sensitivity bandwidth of the ultra-other electrical display, which is the source 16 of the transducer, which is carried to the delay medium 14. So produce z. B. Magnetrons, Klystrons is assigned. The frequency components in the off and similar oscillators frequency excursions, the lower sideband selected 65 are inverted, and depend on the voltage that is applied to certain of them because of the equation
Electrodes is placed. In such an arrangement 2 f c - (f c ± ω) = f c + ω.
The source 12 would supply the variable voltage of this signal to the delay medium 14
zugeführt, das die gleiche Verzögerungsfrequenzcharakteristik aufweist wie das Medium 13, und da }c+ ω genau dem gleichen Teil der Verzögerungsfrequenzcharakteristik des Mediums 14 gegenüberliegt, wie es vorher für fc + ω im Medium 13 der Fall 5 war, sind die durchschnittlichen Verzögerungen durch beide Medien gleich, und jede Verzögerung kann in Abhängigkeit von Änderungen der Frequenz /,, identisch variiert werden. Der Effekt der Inversion ist jedoch so, daß die Energiekomponenten des Signals 14 im Medium 14 effektiv entsprechend der gestrichelten Kurve 22 der F i g. 2 verzögert werden, die ein Spiegelbild der Kurve 21 bezüglich des Wertes fc zu jedem gegebenen Zeitpunkt darstellt. Durch einen Vergleich der Kurven 21 und 22 ist ersichtlich, daß sie zueinander im interessierenden Frequenzband komplementär sind. Die Verzögerung, die für die obere Frequenzkomponente im Medium 13 größer ist als 4, wie durch den Punkt 23 dargestellt, wird, durch die Verzögerung, die im Medium 14 kiemer ao ist als Δ, wie durch den Punkt 25 dargestellt, korn-* pensiert. Die Punkte 24 und 26 stellen die ähnliche Kompensation für die untere Frequenz dar, und eine Kompensation für alle Frequenzen innerhalb des Bandes tritt so lange auf, wie fc und dessen zugeord-* nete Signalseitenbänder innerhalb des im wesentlichen linearen Bereichs der Verzögerungscharakteristik liegen. Außerhalb des linearen Teils wird immer noch eine beachtliche Kompensation erreicht, obgleich sie in diesen Bereichen nicht mehr vollständig ist. Daher ist die totale Verzögerung durch beide Medien 13 und 14 für alle Frequenzen die gleiche und hat den numerischen Wert von 2 4. which has the same delay frequency characteristic as the medium 13, and since } c + ω faces exactly the same part of the delay frequency characteristic of the medium 14, as was previously the case for f c + ω in the medium 13, the average delays are through both media are the same, and each delay can be varied identically depending on changes in frequency / ,,. The effect of the inversion, however, is such that the energy components of the signal 14 in the medium 14 effectively correspond to the dashed curve 22 of FIG. 2, which is a mirror image of curve 21 with respect to the value f c at any given point in time. By comparing curves 21 and 22 it can be seen that they are complementary to one another in the frequency band of interest. The delay, which is greater than 4 for the upper frequency component in medium 13, as represented by point 23, is compensated for by the delay, which is less than Δ in medium 14, as represented by point 25 . Points 24 and 26 represent the similar compensation for the lower frequency, and compensation for all frequencies within the band occurs so long as f c and its associated signal sidebands are within the substantially linear range of the delay characteristic. A considerable compensation is still achieved outside the linear part, although it is no longer complete in these areas. Therefore the total delay through both media 13 and 14 is the same for all frequencies and has the numerical value of 2 4.
Das Nachrichtensignal verläßt offensichtlich das Verzögerungsmedium 14 als eine Modulation der Trägerfrequenz/,.. Für den Fall, daß diese Signalform nicht die für nachfolgende Operationen des Systems gewünschte Form ist, kann die Nachricht oder das Basisband, wie gezeichnet, durch geeignete Anzeigemittel dargestellt werden, z, B. durch Demodulation mittels eines üblichen Basisbanddetektors 19.The message signal obviously leaves the delay medium 14 as a modulation of the Carrier frequency /, .. In the event that this waveform is not suitable for subsequent operations of the System is the desired form, the message or the baseband as drawn, by appropriate Display means are shown, for example by demodulation by means of a conventional baseband detector 19th
Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit Ultraschalltechniken und -Verzögerungsleitungen beschrieben, da derartige Vorrichtungen im wesentlichen eine lineare Verzögerungsfrequenzcharakteristik und eine große Bandbreite aufweisen und mit diesen große Verzögerungen erzielt werden können. Sie sind einfach im Aufbau, wirkungsvoller im Betrieb und billiger in der Herstellung als äquivalente Ausbildungen von Verzögerungsmedien. Es sei jedoch bemerkt, daß die Technik der Doppelmodulation mit einer variablen Trägerfrequenz zur Änderung der Verzögerung auch bei anderen Verzögerungsmedien durchgeführt werden kann.The invention has been described in the context of ultrasonic techniques and delay lines, since such devices have essentially a linear delay frequency characteristic and a have a large bandwidth and with this large delays can be achieved. They are easy in construction, more efficient in operation and cheaper to manufacture than equivalent trainings of delay media. It should be noted, however, that the technique of double modulation with a variable Carrier frequency to change the delay also carried out with other delay media can be.
Claims (5)
»I. R. E. Transactions on Ultrasonic Engineering«, Bd. UE-7, Nr. 2, Juni 1960, S. 53 bis 58.U.S. Patent Nos. 2,629,772, 2,633,492;
"IRE Transactions on Ultrasonic Engineering", Vol. UE-7, No. 2, June 1960, pp. 53 to 58.
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